JP5135093B2 - 動弁装置 - Google Patents

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本発明は、燃焼室と吸気ポート又は排気ポートとの間を開閉するバルブのリフト特性を変更するエンジンの動弁装置に関する。
エンジンは、燃焼室と吸気ポート又は排気ポートとの間を開閉するバルブ（吸気バルブ，排気バルブ）を備えており、このバルブの開閉タイミングや開閉量（バルブのリフト量）等のリフト特性を制御することにより、その特性を変化させることができる。また、エンジンに応じてバルブのリフト特性を変更させるべく、動弁装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示された構成によれば、駆動カムとバルブとの間に揺動用アームと揺動カムとが介在されている。また、揺動用アームの先端近くにローラが回転自在に支持され、該ローラが駆動カムと接触するようになっている。そして、駆動カムが回転すると、その動力はローラを介して揺動用アーム及び揺動カムに伝達され、該揺動カムがバルブを押圧してバルブを往復動させる。
特開平０６−７４０１０号公報（特に、図３参照）
しかしながら、上記特許文献１の場合、ローラを介して揺動用アームと駆動カムとを接触させることにより、両者間の接触時のＰＶ値（即ち、接触箇所での面圧（Ｐ）と滑り速度（Ｖ）との積算値）の低減を図ろうとしていると考えられるが、ローラ自身の重量によって可動部分の慣性モーメントが大きくなっているため、駆動カムが１周する間のＰＶ値の最大値は十分に低減できていない。
そこで本発明は、駆動カムと従動部材との間のＰＶ値を低減しつつ、従動部材と揺動カムとの間の位相を変更するための構成を簡易化可能な動弁装置を提供することを目的とする。
本発明は上述したような事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る動弁装置は、吸気用又は排気用のポートを開閉するバルブのリフト特性を変更するエンジンの動弁装置であって、クランクシャフトに連動回転するカムシャフトに設けられた駆動カムと、該駆動カム及び前記バルブ間に介在される揺動カム機構とを備え、該揺動カム機構は、第１支持シャフトによって角変位自在に支持され、該第１支持シャフト回りに角変位することにより前記バルブを押圧する押圧部を具備し、該バルブを往復動させる揺動部材と、前記第１支持シャフトから偏心して前記揺動部材に設けられた第２支持シャフトにより角変位自在に支持され、前記駆動カムとの摺接面を具備して前記駆動カムの変位を前記揺動部材に伝達する従動部材とを有し、前記揺動カム機構は、前記第２支持シャフト回りへの前記従動部材の角変位によって該従動部材と前記揺動部材との相対姿勢を変更可能としつつ、前記駆動カムの回転により前記揺動部材と前記従動部材とが前記第１支持シャフト回りに一体的に揺動するよう構成され、前記駆動カムが１回転する間に前記バルブの加速度が正の値を有するバルブ加速区間において、前記バルブの加速度が最大となるバルブ最大加速点が前記バルブ加速区間の前半に位置するように、前記駆動カム、前記従動部材、及び前記揺動部材のそれぞれについて位置及び形状が設定されている。
このような構成とすることにより、バルブが正の加速を開始して低速度で変位しているとき（即ち、バルブ加速区間の前半）にバルブ最大加速点が位置することとなるため、ＰＶ値の最大値を低減することができる。より詳しく説明すると、面圧Ｐは、駆動カムと従動部材との間の接触荷重を接触面積で除算した値であり、この接触荷重は、タペット以降（タペット、バルブ等）の慣性力、揺動カムの慣性力、弁バネ力等によって決定され、バルブ加速区間の後半においてＰＶ値は最大となる。そこで、バルブ最大加速点をバルブ加速区間の前半に位置させることによって、バルブ加速区間の後半でのバルブの加速度を小さくすることができ、ＰＶ値がピークとなるときのタペット以降の慣性力を低下することができる。その結果、ＰＶ値の最大値を低減することができる。なお、ここで「バルブの加速度が正の値を有するバルブ加速区間」とは、駆動カムと従動部材との間の面圧Ｐが増加している区間をいう。
また、前記バルブ加速区間における前記バルブ最大加速点よりも前の区間では、前記バルブ最大加速点よりも後の区間に比べて、駆動カムの単位角変位あたりの前記バルブの加速度変化率の絶対値が大きくなるように、前記駆動カム、前記従動部材、及び前記揺動部材のそれぞれについて位置及び形状が設定されていてもよい。このような構成とすることにより、バルブ加速区間の後半でバルブが比較的高速度で変位しているとき（即ち、バルブ最大加速点よりも後の区間）のバルブの加速度を小さくできるため、この区間でのタペット以降の慣性力を低下することができ、ＰＶ値の最大値を低減することができる。
また、本発明に係る動弁装置は、吸気用又は排気用のポートを開閉するバルブのリフト特性を変更するエンジンの動弁装置であって、クランクシャフトに連動回転するカムシャフトに設けられた駆動カムと、該駆動カム及び前記バルブ間に介在される揺動カム機構とを備え、該揺動カム機構は、第１支持シャフトによって角変位自在に支持され、該第１支持シャフト回りに角変位することにより前記バルブを押圧する押圧部を具備し、該バルブを往復動させる揺動部材と、前記第１支持シャフトから偏心して前記揺動部材に設けられた第２支持シャフトにより角変位自在に支持され、前記駆動カムとの摺接面を具備して前記駆動カムの変位を前記揺動部材に伝達する従動部材とを有し、前記揺動カム機構は、前記第２支持シャフト回りへの前記従動部材の角変位によって該従動部材と前記揺動部材との相対姿勢を変更可能としつつ、前記駆動カムの回転により前記揺動部材と前記従動部材とが前記第１支持シャフト回りに一体的に揺動するよう構成され、前記駆動カムが１回転する間に前記揺動部材の加速度が正の値を有する揺動部材加速区間において、前記揺動部材の加速度が最大となる揺動部材最大加速点が前記揺動部材加速区間の前半に位置するように、前記駆動カム、前記従動部材、及び前記揺動部材のそれぞれについて位置及び形状が設定されている。
このような構成とすることにより、揺動部材が正の加速を開始して低速度で変位しているとき（即ち、揺動部材加速区間の前半）に揺動部材最大加速点が位置することとなるため、上述した駆動カムと従動部材との接触荷重を決定する要因のうち、揺動カムの慣性力を、ＰＶ値のピークが位置する区間後半において低減することができ、ＰＶ値の最大値を低減することができる。なお、ここで「揺動部材の加速度が正の値を有する揺動部材加速区間」とは、駆動カムと従動部材との間の面圧Ｐが増加している区間をいう。
また、前記駆動カムと前記従動部材との接触箇所での面圧と滑り速度との積算値であるＰＶ値が最大となるときの駆動カムの位置にて、前記揺動部材の加速度がほぼゼロとなるように、前記駆動カム、前記従動部材、及び前記揺動部材のそれぞれについて位置及び形状が設定されていてもよい。このような構成とすることにより、揺動部材の加速度がほぼゼロであることから、ＰＶ値が最大となるときの揺動カムの慣性の影響を少なくすることができ、ＰＶ値の最大値を低減することができる。なお、ここで「揺動部材の加速度がほぼゼロ」とは、揺動カムの加速度のピーク値に比べて十分に小さい値であれば厳密にゼロでなくてもよく、例えば、揺動カムの最大値の１０％以下、好ましくは５％以下であればよい。
また、前記駆動カムの回転軸芯と前記揺動部材の角変位の中心とを結ぶ線分に対し、前記駆動カムの回転軸芯と前記駆動カム及び前記従動部材間の接点とを結ぶ線分が成す設定角度が、鋭角に設定されていてもよい。このように、ローラを介さずに従動部材と駆動カムとを接触させることにより、接触点を揺動部材の揺動中心に近づけることができ、揺動カム機構の慣性モーメントを低減することができる。しかも、駆動カムの回転軸芯と揺動部材の角変位の中心とを結ぶ線分に対し、駆動カムの回転軸芯と駆動カム及び従動部材間の接点とを結ぶ線分が成す設定角度を鋭角にすることにより、従動部材を小型化することができ、従動部材の慣性モーメントを低減することができる。その結果、ＰＶ値を低減可能となっている。
また、前記設定角度は３５度乃至４５度の範囲内で設定されていてもよい。ここで、設定角度を小さくするに従って、第１支持シャフトの軸芯から接点までの距離を小さくでき、従動部材を短寸化できるため、従動部材の慣性モーメントを小さくすることができる。また、設定角度を小さくすると駆動カムのカムトップ半径（即ち、駆動カムの軸芯からカムノーズまでの距離）を小さくできる可能性があり、これに伴ってＶ値の最大値を低減することができる。但し、駆動カムが一回転する間のバルブのリフト特性を変えない場合は、従動部材に作用するモーメントは原則的に不変である必要があるため、設定角度を小さくするに従って従動部材が短寸化した分、駆動カムと従動部材との接触箇所が揺動部材の角変位の中心に近付くため、接点に作用するＰ値は大きくなり得る。従って、ＰＶ値を低減するに際して、設定角度は小さければよいというものではなく最適な値が存在する。そして、設定角度としては鋭角であることが好ましく、３５度以上４５度以下の範囲であることがより好ましい。
また、前記揺動カム機構が備える前記揺動部材及び従動部材は、吸気ポート用と排気ポート用とで夫々同一形状に形成されていてもよい。このような構成により、各ポートに備える揺動カム機構を同じ構成とすることができるため、製造コストの削減を図ることができる。
本発明によれば、駆動カムと従動部材との間のＰＶ値を低減しつつ、従動部材と揺動部材との相対姿勢を変更するための構成を簡易化可能な動弁装置を提供することができる。
以下、本発明に係る揺動カム式動弁装置について、これを採用したエンジンを搭載する自動二輪車を例にとり、図面を参照して説明する。
［自動二輪車］
図１は、本実施の形態に係る動弁装置を採用したエンジンＥを搭載する自動二輪車１の右側面図である。なお、以下の実施の形態で用いる方向の概念は、自動二輪車１の進行方向を前方としてこれを基準とし、その他の方向については自動二輪車１に搭乗したライダーＲが上記基準に従って見た方向の概念と一致するものとして説明する。
図１に示すように、自動二輪車１は前輪２と後輪３とを備え、前輪２は略上下方向に延びるフロントフォーク５の下部にて回転自在に支持され、該フロントフォーク５は、その上端部に設けられたアッパーブラケット（図示せず）と該アッパーブラケットの下方に設けられたアンダーブラケットとを介してステアリング軸（図示せず）に支持されている。ステアリング軸はヘッドパイプ６によって回転自在に支持されており、アッパーブラケットには左右へ延びるバー型のステアリングハンドル４が取り付けられている。従って、ライダーＲはステアリングハンドル４を回動操作することにより、ステアリング軸を回転軸として前輪２を所望の方向へ転向させることができる。
ヘッドパイプ６からは車体の骨格を構成する左右一対のメインフレーム７が後方へ延設されており、該メインフレーム７の後部からは、ピボットフレーム（スイングアームブラケットとも称する）８が下方へ延設されている。このピボットフレーム８にはピボット９が設けられており、該ピボット９には前後方向へ延びるスイングアーム１０の前端部が軸支されている。そして、該スイングアーム１０の後端部には後輪３が回転自在に支持されている。
メインフレーム７の上方であってステアリングハンドル４の後方には燃料タンク１２が設けられ、該燃料タンク１２の後方には騎乗用のシート１３が設けられている。また、左右のメインフレーム７間の下方にはエンジンＥが搭載されている。エンジンＥの出力は、チェーン（図示せず）を介して後輪３へ伝えられ、該後輪３が回転駆動することによって自動二輪車１に推進力が付与される。また、自動二輪車１の前部、具体的には、ヘッドパイプ６、メインフレーム７の前部、エンジンＥの側方部分を覆うようにして、一体的に形成されたカウリング１４が設けられている。このような自動二輪車１では、ライダーＲはシート１３に跨って自動二輪車１に搭乗し、ステアリングハンドル４の端部に設けられたグリップ４ａを握り、且つエンジンＥの後部近傍に設けられたステップ１５に足を載せて走行することができる。
［エンジン］
図２は、図１に示すエンジンＥの右側面図であり、一部分を断面にして示している。図２に示すようにエンジンＥは、シリンダヘッド２０、シリンダヘッドカバー２１、シリンダブロック２２及びクランクケース２３を主として備えており、車幅方向へ気筒が配設された並列四気筒のダブル・オーバーヘッド・カムシャフト式（DOHC式）のエンジンである。
シリンダヘッド２０の後部には、各気筒に夫々対応して吸気ポート２０Ａが斜め後上方へ向けて開口するように設けられ、シリンダヘッド２０の前部には、排気ポート２０Ｂが前方へ向けて開口するように設けられている。なお、本実施の形態に係るエンジンＥは、１つの気筒に対して２つの吸気ポート２０Ａと排気ポート２０Ｂがそれぞれ設けられている。
シリンダヘッド２０の上部には吸気システム用の駆動カムシャフト２４と排気システム用の駆動カムシャフト２５とが車幅方向に軸芯を沿わせて配置され、これらの駆動カムシャフト２４，２５は、後述する下側ブラケット８１及び上側ブラケット８２から成る軸支持ブラケット４９（図３参照）によって回転自在に保持されている。そして、軸支持ブラケット４９の上方からシリンダヘッドカバー２１が被せられ、該シリンダヘッドカバー２１はシリンダヘッド２０にボルト締結されて固定されている。
シリンダヘッド２０の下部には、ピストン（図示せず）を収容するシリンダブロック２２が接続され、更にシリンダブロック２２の下部には、車幅方向に軸芯を沿わせて設けられたクランクシャフト２６を収容するクランクケース２３が接続されている。これらシリンダヘッド２０、シリンダヘッドカバー２１、シリンダブロック２２、及びクランクケース２３の右壁部には、クランクシャフト２６の回転動力を駆動カムシャフト２４，２５に伝達する回転伝達機構２８が収容されるひと続きのチェーントンネル２７が形成されている。また、クランクケース２３の下部には潤滑用又は油圧駆動装置用のオイルを溜めるオイルパン２９が設けられ、クランクケース２３の前部には、オイルパン２９から吸い上げたオイルを浄化するオイルフィルタ３０が設けられている。
回転伝達機構２８は、吸気カムスプロケット３１、排気カムスプロケット３２、クランクスプロケット３３及びタイミングチェーン３４を備えている。詳しくは、吸気システム用の駆動カムシャフト２４の右端部がチェーントンネル２７内に突出しており、この端部に吸気カムスプロケット３１が設けられている。また、排気システム用の駆動カムシャフト２５の右端部もチェーントンネル２７内に突出しており、この端部に排気カムスプロケット３２が設けられている。更に、クランクシャフト２６の右端部もチェーントンネル２７内に突出しており、この端部にクランクスプロケット３３が設けられている。
そして、吸気カムスプロケット３１、排気カムスプロケット３２及びクランクスプロケット３３には、タイミングチェーン３４が巻き掛けられており、クランクスプロケット３３が回転すると、吸気カムスプロケット３１及び排気カムスプロケット３２がこれに連動回転するようになっている。従って、吸気カムスプロケット３１、排気カムスプロケット３２、クランクスプロケット３３及びタイミングチェーン３４から構成される回転伝達機構２８により、クランクシャフト２６の回転動力が駆動カムシャフト２４，２５へ伝達される。
チェーントンネル２７内には、可動式チェーンガイド３５と固定式チェーンガイド３６とが設けられている。固定式チェーンガイド３６は、タイミングチェーン３４の前側にて上下方向に延設され、クランクスプロケット３３の前方近傍位置から排気カムスプロケット３２の下方近傍まで延びている。この固定式チェーンガイド３６は、タイミングチェーン３４に前方からあてがうことによって該タイミングチェーン３４を前方から支持している。
可動式チェーンガイド３５は、タイミングチェーン３４の後側にて上下方向に延設され、その下端部は、クランクスプロケット３３の上方近傍にてクランクケース２３の右壁部に枢支され、その上端部は、吸気カムスプロケット３１の下方近傍に位置している。可動式チェーンガイド３５は、シリンダヘッド２０の後壁部に設けられた油圧式テンショナー３７により、タイミングチェーン３４を後方から付勢して該タイミングチェーン３４に適度な張力を与えている。
クランクシャフト２６の右側部分には、クランクシャフト２６の回転を出力するための出力ギヤ３８が、クランクシャフト２６と一体回転可能に設けられている。一方、クランクケース２３の後部はトランスミッション室３９になっており、その内部にはクランクシャフト２６と略平行に配設されたインプットシャフト４０とアウトプットシャフト（図示せず）とが収容されている。インプットシャフト４０及びアウトプットシャフトには複数のギヤ４１が取り付けられ、トランスミッション４２を構成している。
そして、インプットシャフト４０の右端部には、クランクシャフト２６の出力ギヤ３８に噛合する入力ギヤ４３が一体回転可能に設けられている。従って、エンジンＥの動力は、クランクシャフト２６から出力ギヤ３８及び入力ギヤ４３を介してインプットシャフト４０へ伝えられ、更にトランスミッション４２により回転速度が変速されて後輪３（図１）へ出力されるようになっている。
また、本実施の形態に係るエンジンＥは、トロコイドロータ式のオイルポンプ４４を備えている。このオイルポンプ４４の入力軸には従動ギヤ４６が設けられており、該従動ギヤ４６は、トランスミッション４２のインプットシャフト４０に設けられた駆動ギヤ４５に噛合し、クランクシャフト２６の回転に伴ってオイルポンプ４４が駆動されるようになっている。そしてエンジンＥには、オイルポンプ４４によってオイルパン２９から汲み上げられたオイル４７を各所へ送るべく、潤滑用又は油圧用のオイルが通るオイル通路が設けられている。
このようなエンジンＥは、クランクシャフト２６の回転に連動して吸気ポート２０Ａ及び排気ポート２０Ｂをそれぞれ開閉する動弁装置５０Ａ，５０Ｂを備えている。このうち動弁装置５０Ａは、吸気ポート２０Ａから燃焼室５２への吸気の流量及びタイミングを調整し、動弁装置５０Ｂは、燃焼室５２から排気ポート２０Ｂへの排気の流量及びタイミングを調整するようになっている。以下、この動弁装置５０Ａ，５０Ｂについて詳述する。
［動弁装置］
図３は、図２に示すエンジンＥの上部を拡大して示す断面図であり、動弁装置５０Ａ，５０Ｂ等を拡大して示している。図３に示すように、シリンダヘッド２０には、燃焼室５２を吸気ポート２０Ａに対して開閉させる吸気バルブ機構５１Ａと、燃焼室５２を排気ポート２０Ｂに対して開閉させる排気バルブ機構５１Ｂとが設けられている。並列四気筒であるエンジンＥでは、各気筒の燃焼室５２は、図３の紙面奥方向へ１列に４つ配置されている。そして、吸気バルブ機構５１Ａは吸気側の動弁装置５０Ａにより開閉動作（往復動作）され、排気バルブ機構５１Ｂは排気側の動弁装置５０Ｂにより開閉動作（往復動作）される。吸気システムと排気システムとでは、バルブ機構５１Ａ，５１Ｂ及び動弁装置５０Ａ，５０Ｂが互いに略同一構造となっているため、以下では吸気システムが備えるバルブ機構５１Ａ及び動弁装置５０Ａについて説明する。
吸気バルブ機構５１Ａは公知の構造であり、吸気ポート２０Ａを開閉すべく該吸気ポート２０Ａから燃焼室５２を臨むようにして設けられた弁体５３ａと、この弁体５３ａから上方に延びるステム５３ｂとから成るバルブ本体５３を備えている。ステム５３ｂの上端部には溝が形成され、その溝にコッター５６が挟み込まれ、該コッター５６にスプリングリテーナ５５が取り付けられている。また、スプリングリテーナ５５より下方には、シリンダヘッド２０に取り付けられてスプリングシート５４が設けられており、これらのスプリングシート５４とスプリングリテーナ５５との間にはバルブスプリング５７が介装されている。従って、バルブスプリング５７によりバルブ本体５３はスプリングリテーナ５５を介して上向きに、即ち、弁体５３ａが吸気ポート２０Ａを閉じる方向に付勢されている。
一方、動弁装置５０Ａは、エンジンＥのクランクシャフト２６の回転に連動する駆動カムシャフト２４と、該駆動カムシャフト２４に固定された駆動カム２４ａと、該駆動カム２４ａに接触してその動きを吸気バルブ機構５１Ａのタペット５８に伝達する揺動カム機構４８とを備えている。
この揺動カム機構４８は、駆動カム２４ａから与えられる動力を吸気バルブ機構５１Ａに伝達するものであり、これによって吸気バルブ機構５１Ａは、クランクシャフト２６の回転に応じて吸気ポート２０Ａを開閉駆動するための動力を得る。また、揺動カム機構４８は、後述する制御シャフト６０をその軸芯６０ａ回りに角変位させるシャフト角変位手段を成す駆動手段の一例として、本実施の形態ではモータ８７によって全体的な外形形状が変更され、これにより、駆動カム２４ａから吸気バルブ機構５１Ａへの動力の伝達タイミングや吸気バルブ機構５１Ａの変位量が変更される。従って、クランクシャフト２６の回転に連動する吸気ポート２０Ａの開閉タイミングや開閉量、換言すると吸気バルブ機構５１Ａのリフト特性を、任意に変更可能となっている。
なお、駆動カム２４ａは、その回転中心に沿って見たときの輪郭が非円形状となっており、輪郭に沿って進むに従って該輪郭上の箇所と駆動カム２４ａの回転中心との距離は変化する形状となっている。
［揺動カム機構］
図４は、図３に示す揺動カム機構４８の分解斜視図、図５は、組み立てられた状態の揺動カム機構４８の要部正面図、図６は、図５に示す揺動カム機構４８の要部斜視図、そして図７は、図５に示す揺動カム機構４８の別の角度から見た要部斜視図である。本実施の形態に係る動弁装置５０Ａは、１つの気筒に設けられた２つの吸気ポート２０Ａを開閉する２つの吸気バルブ機構５１Ａに対応して、２組の揺動カム機構４８を備えている。
動弁装置５０Ａは、第１支持シャフトの一例である制御シャフト６０と、該制御シャフト６０に角変位自在に支持されて各タペット５８を夫々個別に押動する２つの揺動部材６１と、該揺動カム６１に支持された第２支持シャフトの一例である連結ピン６２に角変位自在に支持されて駆動カム２４ａに接触する２つの従動部材６３と、揺動部材６１に対する従動部材６３の相対姿勢を変更するための２つの相対姿勢変更機構６４とを主に備えている。本実施の形態では、動弁装置５０Ａは１つの揺動部材６１，１つの従動部材６３，及び１つの相対姿勢変更機構６４によって構成される揺動カム機構４８が２つ配置されている。
従動部材６３と揺動部材６１とが制御シャフト６０の軸芯６０ａ回りに揺動するように角変位することで、揺動カム機構４８は、駆動カム２４ａから与えられる動力を吸気バルブ機構５１Ａに与えて吸気ポート２０Ａを開閉させる。また、相対姿勢変更機構６４によって従動部材６３が連結ピン６２の軸芯６２ｄ回りに角変位することで、揺動部材６１に対する従動部材６３の相対姿勢が変更される。そして、この相対姿勢の変更により、駆動カム２４ａから吸気バルブ機構５１Ａへの動力の伝達タイミングや吸気バルブ機構５１Ａの変位量が変更されて、吸気バルブ機構５１Ａのリフト特性を変更可能となっている。
図４に示すように、制御シャフト６０は略円柱状に形成され、本実施の形態では複数のサブシャフト６７が連結して形成されている。互いに連結されるサブシャフト６７のうち一方のサブシャフト６７の端部には、サブシャフト６７の軸芯からずれた位置に嵌合突起６７ａが突設され、他方のサブシャフト６７の端部にはこの嵌合突起６７ａに整合する形状の嵌合孔６７ｂが形成されている。また、各サブシャフト６７には、その軸芯からずれた位置にて該軸芯に沿って貫通して形成された丸孔状の挿通孔６７ｃが夫々設けられている。
このような各サブシャフト６７は、互いの端部を対向させて一方の嵌合突起６７ａが他方の嵌合孔６７ｂに嵌め込まれ、更に各サブシャフト６７を合わせた長さ寸法を有する丸棒状のローラシャフト６８が挿通孔６７ｃに挿通されることにより同軸状に連結され、１本の制御シャフト６０に形成される。また、このように制御シャフト６０を複数本のサブシャフト６７によって形成するため、各サブシャフト６７に設ける挿通孔６７ｃを精度よく形成することができる。
また、制御シャフト６０の長手方向の複数の所定位置にはシャフト切欠部６９が夫々形成されている。このシャフト切欠部６９は、残余の部分に比べて制御シャフト６０の径方向の中心向きに陥没した凹部を成している。本実施の形態では、シャフト切欠部６９は所定の幅寸法Ｂ１を有して軸芯６０ａに直交する断面が略半円形状を成している。より具体的には、シャフト切欠部６９は、矩形平面状の底壁面６９ａと、該底壁面６９ａの両側部から立ち上がる略半円形状の側壁面６９ｂとを有する形状となっている。そして上述した挿通孔６７ｃは、該切欠部６９の側壁面６９ｂにおいて、底壁面６９ａから離隔した位置の近傍を貫通して形成されている。制御シャフト６０において、切欠部６９の左右に隣接する縁部分７０は、その他の部分に比べて外径寸法が大きく形成されている。
また、このような制御シャフト６０には、軸芯６０ａに対して偏芯した位置に設けられる偏芯部として、ローラシャフト６８に支持されるローラ７１が取り付けられる。本実施の形態では、ローラ７１は円筒状を成してその軸芯方向の寸法Ｂ２がシャフト切欠部６９の幅寸法Ｂ１と略同一となるように（より厳密には、ローラ７１の軸芯方向の寸法Ｂ２はシャフト切欠部６９の幅寸法Ｂ１より若干小さくなるように）形成されており、その軸芯位置には制御シャフト６０の挿通孔６７ｃと内径寸法が略同一の挿通孔７１ａが形成されている。該ローラ７１は、制御シャフト６０の挿通孔６７ｃにローラシャフト６８が挿通される際に、該ローラシャフト６８が挿通孔７１ａに挿通されるようにして組み付けられ、ローラシャフト６８によって該ローラシャフト６８の軸芯回りに回転自在に支持される。このようにして組み付けられたローラ７１は、シャフト切欠部６９の左右の側壁面６９ｂとの間に若干の隙間を空けて配置され、且つ制御シャフト６０の軸芯に対して偏芯して設けられる。また、ローラ７１の軸芯は制御シャフト６０の断面内を通る位置にある。本実施の形態では、ローラ７１は、制御シャフト６０の外周面より部分的に外方へ突出するようになっている。
この制御シャフト６０には、１つの動弁装置５０Ａの構成部材として２つの揺動カム６１が外嵌して設けられる。各揺動カム６１は、制御シャフト６０の軸芯６０ａ回りに角変位自在にして該制御シャフト６０に支持される。揺動カム６１は、制御シャフト６０に外嵌して該制御シャフト６０の軸芯６０ａ回りに回転自在に支持される外嵌筒部６１ａと、該外嵌筒部６１ａの外周部に突設された軸受部６１ｂと、外嵌筒部６１ａから外方へ延設されてタペット５８を押圧するタペット押圧部７４とを有している。
このうち外嵌筒部６１ａは円筒状を成し、制御シャフト６０が貫通する円形の貫通孔６１ｆが形成されている。また外嵌筒部６１ａにおける軸芯方向の中間部分には、周方向へ切り欠かれた筒部切欠部６１ｃが形成されている。その結果、外嵌筒部６１ａには、この筒部切欠部６１ｃを挟んで軸芯方向に間隔を空けて位置する円環部６１ｄ，６１ｄが夫々形成されている。そして本実施の形態では、外嵌筒部６１ａの筒部切欠部６１ｃの幅寸法、即ち、各円環部６１ｄ，６１ｄの軸芯方向の離隔寸法Ｂ３は、シャフト切欠部６９の幅寸法Ｂ１と略同一になっている。
軸受部６１ｂは、各円環部６１ｄの夫々から径方向外方へ突出するように設けられており、連結ピン６２が挿通されるべく軸芯方向に延びる貫通孔６１ｅが形成されている。
外嵌筒部６１ａから延設されたタペット押圧部７４は、タペット５８から加わる力の方向に所定の肉厚寸法Ｂ４を有してタペット５８に接触する押圧壁部７４ａと、該押圧壁部７４ａと外嵌筒部６１ａとを連結するリブ７４ｂとを含んで構成されている。押圧壁部７４ａの外壁面は、円環部６１ｄの軸芯と中心が一致する基本円弧面７４ｃと、該基本円弧面７４ｃから連続して延設されて、先端へ向かうに従って円環部６１ｄの軸芯と外周面との距離が変化し、例えば軸芯から離隔するリフト曲面７４ｄとから構成されている。また、リブ７４ｂは、押圧壁部７４ａから延設され、途中で軸芯方向の一方及び他方に分岐し、各円環部６１ａと各軸受部６１ｂとに接続された構成となっている。
また、この揺動部材６１には、制御シャフト６０よりも小径を成す中空管状の連結ピン６２を介して従動部材６３が支持される。従動部材６３は、連結ピン６２が挿通される挿通部６３ａと、該挿通部６３ａから径方向の一方向へ延びるレバー部６３ｂと、挿通部６３ａから径方向の他方向へ延びて駆動カム２４ａに当接する駆動カム当接部７５とを含んで構成されている。このうち挿通部６３ａは、揺動カム６１の左右の軸受部６１ｂの離隔寸法Ｂ３と略同一の幅寸法Ｂ５（より厳密には、軸受部６１ｂの離隔寸法Ｂ３より若干小さい幅寸法Ｂ５）を有し、連結ピン６２が挿通されるべく貫通孔６３ｃを有している。また、駆動カム当接部７５の外周面は、先端へ向かうに従って挿通部６３ａの軸芯と外周面との距離が変化し、例えば軸芯とは異なる位置に設定された中心を有する円弧状摺接面７５ａを成し、表面にはクロムメッキ等の表面硬化処理が施されている。本実施の形態では、円弧状摺接面７５ａは押圧壁部７４ａのリフト曲面７４ｄよりも硬く構成されている。なお、従動部材６３において駆動カム２４ａに当接する駆動カム当接部７５は、駆動カム２４ａからの力が加わる方向に所定の肉厚寸法Ｂ６を有して形成されており、その寸法Ｂ６は、揺動カム６１においてタペット５８に当接する押圧壁部７４ａの肉厚寸法Ｂ４より大きく、高速で回転する駆動カム２４ａとの接触に対して高い耐摩耗性を有している。また、駆動カム当接部７５の軸芯方向寸法Ｂ７もまた、押圧壁部７４ａの軸芯方向寸法Ｂ８より大きく形成されている。
この従動部材６３は、その挿通部６３ａが揺動部材６１の左右の軸受部６１ｂの間に位置した状態で、これら軸受部６１ｂ及び挿通部６３ａの貫通孔６１ｅ，６３ｃに連結ピン６２が挿通されることにより、軸受部６１ｂの貫通孔６１ｅと挿通部６３ａの貫通孔６３ｃとが同軸状となり、この連結ピン６２に対して回動自在に支持される。また、この連結ピン６２は、２つの従動部材６３をその両端部近傍で支持するようになっている。連結ピン６２は、軸受部６１ｂ及び挿通部６３ａに外嵌されて従動部材６３を支持する左右の支持部６２ａに比べて、左右の従動部材６３間の部分（即ち、左右の支持部６２ａの間の部分）６２ｂは外径寸法が小さくなっており、軽量化が図られている。
また、制御シャフト６０には付勢手段の一例であるコイルバネ７７が外嵌して設けられるようになっており、コイルバネ７７の一端は連結ピン６２の端部にて支持される。より詳しく説明すると、コイルバネ７７は所定の弾性を有する金属製の丸棒状部材が複数回密着巻きされて形成されており、その巻回されたコイル本体部を成す巻回部７７ａの内径は制御シャフト６０の外径より若干大きい寸法となっている。また、コイルバネ７７の一端７７ｂ及び他端７７ｃは何れも、巻回部７７ａの外周面の接線方向に沿って互いに逆向きに延設されており、このうち一端７７ｂは巻回部７７ａの巻回方向とは逆向きに且つ小径に巻回された係止巻回部７７ｄを有している。
このコイルバネ７７の一端７７ｂを支持する連結ピン６２の端部には、係止部の一例として、周回する断面略半円形状の凹部が形成される係止溝部６２ｃが形成されており、この係止溝部６２に係止巻回部７７ｄが嵌め込まれることにより、コイルバネ７７の一端７７ｂは連結ピン６２に係止される。更に、コイルバネ７７の他端７７ｃは、駆動カムシャフト２４を下方から支持する下側ブラケット８１の下面と（図３も参照）、シリンダヘッド２０の上部に形成されて制御シャフト６０を下方から支持すると共に下側ブラケット８１が上方から組み付けられるマウント部７８の上面との間に形成された凹部７８ａ内に挿通され、ここで保持されている（図２１（ａ）も参照）。即ち、本実施の形態では、制御シャフト６０を下方から支持する下側支持部の一例としてのマウント部７８と、駆動カム２４を下方から支持してマウント部７８に上方から組み付けられる下側ブラケット８１とにより、コイルバネ７７の他端７７ｃは上下から保持される。また、下側ブラケット８１の下面には上方への窪みが形成されており、下側ブラケット８１がマウント部７８に上方から組み付けられると、両者によって上下から挟まれて外方（図７での制御シャフト６０側）へ開口するように凹部７８ａが形成される。そしてコイルバネ７７の他端７７ｃは、この凹部７８ａ内に挿通されて保持されるようになっている（図７参照）。
本実施の形態に係る揺動カム機構４８は、上述したように主に制御シャフト６０，揺動部材６１，従動部材６３，及びコイルバネ７７という比較的少ない部品によって構成され、以下に説明するような手順によって組み立てることができる。まず、揺動部材６１の円環部６１ａに制御シャフト６０を挿通し、揺動部材６１の筒部切欠部６１ｃと制御シャフト６０のシャフト切欠部６９とが一致するように配置する。この状態で、揺動部材６１の筒部切欠部６１ｃを通過させて制御シャフト６０のシャフト切欠部６９へローラ７１を嵌め込み、制御シャフト６０の挿通孔６７ｃへローラシャフト６８を挿通する。そして、このローラシャフト６８をローラ７１の挿通孔７１ａにも挿通することにより、ローラ７１を制御シャフト６０に支持させる。
この時点で、ローラ７１が制御シャフト６０の外周面より突出して固定されるため、このローラ７１が左右の円環部６１ａの間に位置する揺動部材６１は、左右方向への位置ずれが規制される一方、制御シャフト６０の軸芯回りへは所定角度範囲内で角変位自在となっている。
次に、揺動部材６１の左右の軸受部６１ｂ間に、貫通孔６１ｅ，６３ｃが一致するように従動部材６３を配置し、貫通孔６１ｅ，６３ｃへ連結ピン６２を挿通する。そして、コイルバネ７７を２組の揺動部材６１及び従動部材６３の両側方から制御シャフト６０に外嵌させ、その一端７７ｂの係止巻回部７７ｄを連結ピン６２の端部の係止溝部６２ｃに巻き掛けるようにして係止させると共に、その他端７７ｃは、シリンダヘッド２０に下側ブラケット８１を取り付ける際に、シリンダヘッド２０のマウント部７８と下側ブラケット８１との間に形成される凹部７８ａ内に位置させられる。これにより、従動部材６３は円弧状摺接面７５ａが駆動カム２４ａに当接する方向へコイルバネ７７によって付勢された状態となり、図６及び図７に示すような２組の揺動カム機構４８が組み立てられる。
このような揺動カム機構４８は、例えて説明するならば、駆動カム２４ａと吸気バルブ機構５１Ａとの間に設けられたロッカーアームに例えることができる。より詳しくは、長寸アーム状を成して途中部分で枢支されるロッカーアームを、枢支位置よりも駆動カム２４ａ寄りの箇所で分割し、枢支位置を含む吸気バルブ機構５１Ａ側の部分を揺動部材６１とし、駆動カム２４ａ寄りの部分を従動部材６３とし、更に揺動部材６１に対する従動部材６３の相対姿勢を変更可能としつつ、駆動カム２４ａの回転時には揺動部材６１及び従動部材６３が一体的に制御シャフト６０回りに角変位するようにした如くのものである。
なお、上記のように連結ピン６２に形成された係止溝部６２ｃにコイルバネ７７の一端７７ｂの係止巻回部７７ｄを巻き掛けて係止するため、専用の係止部材を別途設ける必要がない。また、係止溝部６２ｃが断面略半円形状を成すため、丸棒状部材から成り断面が略円形の係止巻回部７７ｄとの接触面圧が低減され、両部材の摩耗が抑制されるようになっている。また、コイルバネの他端７７ｃはマウント部７８及び下側ブラケット８１とによって挟持する構成となっているため、この他端７７ｃを保持する専用の部材を別途設ける必要がなく、部品点数の低減が図られている。
なお、上記のようにコイルバネ７７を組み付けることにより、従動部材６３は制御シャフト６０回りの一方向へ付勢され、駆動カム当接部７５が駆動カム２４ａに当接すると共に、レバー部６３ｂがローラ７１に当接することとなる。また、従動部材６３の挿通部６３ａの軸芯に沿って見たときに、駆動カム当接部７５の先端とレバー部６３ｂの先端とを通る直線Ｌ（図１０参照）によって区分けされる２つの領域のうち、一方の領域に、駆動カム２４ａ及びローラ７１は配置している。また、駆動カム２４ａに接する円弧状摺接面７５ａ、及び、レバー部６３ｂにおいてローラ７１に接する面は、直線Ｌに対して一方の領域側へ向けられている。
また、上記のような揺動カム機構４８の制御シャフト６０には、モータ８７（図９参照）の出力軸が連結されており、このモータ８７を駆動することによって制御シャフト６０をその軸芯６０ａ回りに任意の角度だけ回転させて位相を変更可能になっている。そして、後に詳述するが、制御シャフト６０を回転させてその軸芯６０ａ回りのローラ７１の位相を変更すると、これに当接するレバー部６３ｂが移動して揺動部材６１に対する従動部材６３の相対姿勢が変更される。更に、このような姿勢変更により、駆動カム２４ａから吸気バルブ機構５１Ａへの動力伝達タイミングや吸気バルブ機構５１Ａの変位量が変更され、吸気バルブ機構５１Ａのリフト特性が変更される。このように、ローラ７１及びレバー部６３ｂは、揺動部材６１に対する従動部材６３の相対姿勢を変更することによって吸気バルブ機構５１Ａのリフト特性を変更する相対姿勢変更機構６４を構成している。
また図３に示すように、揺動カム機構４８が備える揺動部材６１と従動部材６３とは、エンジンＥの前後方向の中央位置側へ開くように構成されている。即ち、揺動部材６１のタペット押圧部７４は、制御シャフト６０からエンジンＥの前後方向の中央位置へ向けて延び、従動部材６３の駆動カム当接部７５は制御シャフト６０から上方へ向かいつつやはりエンジンＥの前後方向の中央位置へ向けて延びている。従って、揺動部材６１及び従動部材６３は、制御シャフト６０を基端としてエンジンＥの前後方向の中央位置側へ鋭角に開いた構成となっている。
本実施の形態では、図３に示す吸気システムの駆動カム２４ａは反時計回りに回転するようになっており、排気側の駆動カム２４ａにおいても上記吸気側の駆動カム２４ａとは同様に、図３に示すところで反時計回りに回転するようになっている。
一方、図３に示すようにシリンダヘッド２０の上面には、駆動カムシャフト２４を回転自在に支持する軸支持ブラケット４９が設けられている。軸支持ブラケット４９は、シリンダヘッド２０の上面に突設する下側ブラケット８１と、この下側ブラケット８１に上方からボルト８０によって取り付けられる上側ブラケット８２とから構成されている。下側ブラケット８１は断面半円状の下側軸受凹部８１ａを有し、上側ブラケット８２は下側軸受凹部８１ａと対面する断面半円状の上側軸受凹部８２ａを有している。そして、下側軸受凹部８１ａと上側軸受凹部８２ａとで形成される断面円形状の軸受け空間に駆動カムシャフト２４が回転自在に挿入支持されている。
さらに、下側ブラケット８１には、駆動カムシャフト２４の軸芯方向に沿って貫通する挿通孔８１ｂが形成され、この挿通孔８１ｂにオイルパイプ８３が挿通されている。従って、オイルパイプ８３を支持する専用部材を備える必要がなく、部品点数の削減及び省スペース化が図られている。そして、オイルパイプ８３は、吸気システムが備える動弁装置５０Ａと排気システムが備える動弁装置５０Ｂとの間に２本設けられている。このオイルパイプ８３の周壁には、長手方向に沿って間隔をあけて複数の吐出口８３ａが形成されている。これらの吐出口８３ａは、動弁装置５０Ａに対応する位置に形成されており、オイルパイプ８３を流れるオイルがこの吐出口８３ａから動弁装置５０Ａに向けて吐出される。
また、オイルパイプ８３の吐出口８３ａは、従動部材６３の駆動カム当接部７５の先端部に近接して配置されている。即ち、オイルパイプ８３は、吸気システムの揺動カム機構４８と排気システムの揺動カム機構４８との間の空間に配置され、且つ、揺動カム機構４８の可動範囲の少なくとも１つの位置で、オイルパイプ８３の吐出口８３ａが、従動部材６３と駆動カム２４ａとが当接する夫々の面に向けられるように配置されている。
図８は、図３に示すエンジンＥのヘッドカバー２１を外した状態を示す平面図であり、図９は、図８に示すエンジンＥから上側ブラケット８２及び駆動カムシャフト２４，２５を更に外した状態を示す平面図である。図８に示すように、左右方向へ１列に並べられた４つの燃焼室５２の一方側に吸気システムの動弁装置５０Ａが１列に配置され、他方側に排気システムの動弁装置５０Ｂが１列に配置されている。また、これら動弁装置５０Ａ，５０Ｂの配列方向に沿って駆動カムシャフト２４，２５が延在しており、既に説明したように、この駆動カムシャフト２４，２５の端部はチェーントンネル２７内にてカムスプロケット３１，３２に夫々接続されている。
また、図９に示すように、動弁装置５０Ａ，５０Ｂの配列方向に沿って制御シャフト６０が延在している。エンジンＥにおいてチェーントンネル２７とは反対側の端部にはギヤ室８５が設けられており、このギヤ室８５には制御シャフト６０と噛合する制御ギヤ８６が収容されている。この制御ギヤ８６はシリンダヘッド２０に付設されたモータ８７により駆動され、これに連動して制御シャフト６０が回転するようになっている。なお、このモータ８７は自動二輪車１に搭載された図示しないＥＣＵ（電子制御ユニット）によりその動作が制御される。
そして、図８及び図９に示すように、一対のオイルパイプ８３が、吸気システムの揺動カム機構４８と排気システムの揺動カム機構４８との間において、動弁装置５０Ａ，５１Ａの配列方向（左右方向）に沿って延在配置されている。また、オイルパイプ８３の一端部は、シリンダヘッド２０の上面に設けられたパイプ接続部８８に連結されている。このパイプ接続部８８は、オイルポンプ４４によってオイルパン２９から汲み上げられたオイルが通流するオイル供給路（図示せず）を有しており、このオイル供給路を通じてオイルパイプ８３にオイルを供給している。
［動作原理］
次に、本実施の形態に係る動弁装置５０Ａの動作原理について説明する。図１０は、揺動カム機構４８が一の態様に設定されている状態での動弁装置５０Ａの動作を説明する図面である。この設定では、揺動カム機構４８の揺動部材６１と従動部材６３とが比較的大きな角度をもって開いた状態となっている。図１０に示すように、駆動カム２４ａの先端部（より詳しくは、カムノーズの先端）が上限に位置する場合、揺動部材６１のタペット押圧部７４の基本円弧面７４ｃがタペット５８に当接している（実際には、基本円弧面７４ｃとタペット５８とは微小のクリアランスを空けて位置している）。従って、タペット５８のリフト量（即ち、バルブ本体５３のリフト量）は実質的にゼロで、バルブ本体５３は吸気ポート２０Ａを閉塞した状態になっている。また、このとき従動部材６３の駆動カム当接部７５はコイルバネ７７によって連結ピン６２を介して駆動カム２４ａに押し付けられるように、制御シャフト６０の軸芯６０ａ回りの一方向（図１０における時計回り方向）へ向けて付勢されている。この際、従動部材６３のレバー部６３ｂはローラ７１に当接した状態となっているので、挿通部６３ａが軸芯６０ａ回りの一方向へ角変位することが阻止される。
そして、駆動カム２４ａが回転（図１０において反時計回りに回転）し、カムノーズが下降してくることで、従動部材６３の駆動カム当接部７５が駆動カム２４ａにより押し下げられる。このとき、レバー部６３ｂがローラ７１に当接して従動部材６３は連結ピン６２回りの一方向（図１０における反時計回り方向）への角変位が阻止されているため、従動部材６３は連結ピン６２を制御シャフト６０回りに角変位させる。そして、連結ピン６２を介して接続された従動部材６３と揺動部材６１とは、一体的に制御シャフト６０回りに角変位して揺動する。これにより、揺動カム６１の基本円弧面７４ｃがタペット５８の上面を摺動している間はタペット５８のリフト量はゼロのままであるが、揺動カム６１が更に回転して、そのリフト曲面７４ｄがタペット５８の上面を摺動するようになると、揺動部材６１の回転に伴ってタペット５８は下方へ押し下げられ、同時にバルブ本体５３も下方へ変位してリフト量が大きくなり、吸気ポート２０Ａが開放される。
なお、既に言及したように揺動部材６１の基本円弧面７４ｃとタペット５８の上面との間には微小のクリアランスが設けられているため、厳密にいえばタペット５８の上面に基本円弧面７４ｃが対向している間、両者は摺動せず、前記クリアランスを有して対向した状態で、基本円弧面７４ｃがタペット５８の上面に対して移動することとなる。
また、このように動作する揺動カム機構４８の可動範囲の少なくとも１つの位置で、オイルパイプ８３の吐出口８３ａは従動部材６３と駆動カム２４ａとの摺動部分に（従動部材６３の駆動カム当接部７５に妨げられることなく）向くように構成されている。これにより、動弁装置５０Ａの動作中において、オイルパイプ８３の吐出口８３ａから吐出されたオイル４７が、従動部材６３と駆動カム２４ａとの摺動面に直接的に着地するので、この摺動面にオイル４７が十分に供給されて摺動面に油膜が安定的に形成される。したがって、動弁装置５０Ａの摩耗等に対する耐久性をより向上させることができる。
図１１は、揺動カム機構４８が他の態様に設定されている状態での動弁装置５０Ａの動作を説明する図面である。図１１に示すように、制御シャフト６０が図１１中時計回りに回転すると、それに伴ってローラ７１も移動する。これにより、ローラ７１に対する従動部材６３のレバー部６３ｂの当接位置が変化し、揺動部材６１に対する従動部材６３の相対姿勢が変更される。そして、図１１に示された態様では、揺動カム機構４８の揺動部材６１と従動部材６３とが図１０に示した態様に比べて小さい角度をもって開いた状態となっている。
これにより、揺動部材６１によりタペット５８を介して押し下げられるバルブ本体５３の動作タイミング及びリフト量が変更され、具体的には、図１１に示すようにリフト量は小さくなり、且つバルブ本体５３による吸気ポート２０Ａの開放時間は短くなる。そして、図１１のように揺動部材６１に対する従動部材６３の相対姿勢が変更された場合でも、揺動カム機構４８の可動範囲の少なくとも１つの位置で、オイルパイプ８３の吐出口８３ａは、従動部材６３と駆動カム２４ａとの摺動部分に（従動部材６３の駆動カム当接部７５に妨げられることなく）向くように構成されている。従って、この態様であっても油膜の安定的な形成を実現することができる。
以上に説明した揺動カム機構４８の構成および動作から分かるように、本実施の形態に係る揺動カム機構４８は、駆動カム２４ａの回転時に可動する部材が少なくて済む構成となっており、また、連結ピン６２が中空管状を成して軽量化が図られており、動作時の慣性モーメントの増加を抑制可能となっている。しかも、制御シャフト６０の角変位によって揺動部材６１に対する従動部材６３の相対姿勢を変更することにより、吸気バルブ機構５１Ａのリフト特性を変更することも可能である。
また、本実施の形態に係る揺動カム機構４８では、制御シャフト６０とローラ７１とが別体に構成されているため、種々の形状・寸法を有する複数のローラ７１から適宜選択したものを用いてローラシャフト６８で支持することにより、様々のリフト特性を容易に実現することができる。
なお、本実施の形態では前述した通り動弁装置５０Ａ，５０Ｂが互いに略同一構造となっているが、例えば、駆動カム２４ａについて、その外形形状（駆動カムシャフト２４の軸芯方向に沿って見たときの輪郭形状）を吸気システムと排気システムとで異ならしてもよい。これにより、揺動部材６１及び従動部材６３については吸気システムと排気システムとで共通の同一形状としつつ、吸排気の流量及びタイミングを吸気システムと排気システムとで互いに異ならせることが可能である。また、レバー部６３ｂ，ローラ７１等を含んで構成される相対姿勢変更機構６４についても吸気システムと排気システムとで同一形状の共通部材としてもよいし、揺動部材６１及び従動部材６３のうち何れか一方又は両方について、吸気システムと排気システムとで外形形状を異ならしてもよい。
［揺動カム機構の機構的構成］
図１２は、上述した揺動カム機構４８を備える動弁装置５０Ａの概略側面図であり、（ａ）は、制御シャフト６０、連結ピン６２、及び駆動カムシャフト２４の位置関係と、従動部材６３に作用する力関係とを説明するための図面であり、（ｂ）は、従動部材６３と駆動カム２４ａとの接点位置を説明するための図面である。既に説明したように、所定の位相に設定された制御シャフト６０に支持された揺動部材６１は、そのタペット押圧部７４の外周面がタペット５８に当接している。また、この揺動部材６１に連結ピン６２を介して支持された従動部材６３は、レバー部６３ｂがローラ７１に当接し、駆動カム当接部７５の円弧状摺接面７５ａは駆動カム２４ａに当接している。
そして、図１２（ａ）に基づいて制御シャフト６０、連結ピン６２、及び駆動カムシャフト２４の位置関係について見ると、第２支持シャフトの一例である連結ピン６２は、第１支持シャフトの一例である制御シャフト６０よりも駆動カムシャフト２４側の位置に配設されている。また、従動部材６３を支持する連結ピン６２が制御シャフト６０とは別体であるため、連結ピン６２を小径とすることによって挿通部６３ａ（図４参照）を小型化でき、従動部材６３の小寸法化に貢献している。また、このように従動部材６３や連結ピン６２の小寸法化によって、制御シャフト６０から離れた部分の軽量化が図られているため、該制御シャフト６０回りの慣性モーメントの低減が実現されている。
次に、図１２（ａ）に基づいて従動部材６３に作用する力の関係を見ると、従動部材６３の円弧状摺接面７５ａと駆動カム２４ａとの接点は力点Ｐ1を成し、従動部材６３が回動自在に支持される連結ピン６２の軸芯位置は作用点Ｐ2を成し、従動部材６３のレバー部６３ｂとローラ７１との接点は支点Ｐ3を成している。そして、本実施の形態に係る動弁装置５０Ａでは、力点Ｐ1及び支点Ｐ3を結ぶ線分に直交してこれら力点Ｐ1及び支点Ｐ3を夫々通る２本の直線Ｌ1，Ｌ3間に作用点Ｐ2が位置し、更に、力点Ｐ1よりも支点Ｐ3に近い位置に作用点Ｐ2が設定されており、例えば直線Ｌ1，Ｌ3間以外に作用点Ｐ2が位置する場合に比べて従動部材６３の小型化を図りつつ、駆動カム２４ａから揺動部材６１へと効率的に動力を伝達することができ、しかも、従動部材６３の小型化によって該従動部材６３の慣性モーメントを低減してＰＶ値を低減できるようになっている。
続いて、図１２（ｂ）に基づいて従動部材６３と駆動カム２４ａとの接点位置について見ると、駆動カム２４ａ及び揺動部材６１の夫々の軸芯を結ぶ線分を第１線分Ｌ4とし、駆動カム２４ａ及び従動部材６３の接点（力点Ｐ1）と駆動カム２４ａの軸芯を結ぶ線分を第２線分Ｌ5とすると、これらの角線分Ｌ4，Ｌ5が成す設定角度Ａ1は鋭角（即ち、９０度＞Ａ1＞０）に設定されており、より好ましくは３５度以上４５度以下の範囲内に設定されている。また、この設定角度Ａ1について更に詳説すると、駆動カム２４ａが回転したときにバルブ本体５３の最大リフト量を増大させる方向となる角変位方向（図１２（ｂ）では反時計回り）へ制御シャフト６０が最大に回動して揺動部材６１と従動部材６３との成す角が最大に設定された状態で、揺動部材６１が時計回りに最も回動したとき（換言すれば、従動部材６３と駆動カム２４ａとの接点が駆動カム２４ａの軸芯に最も接近したとき）の各線分Ｌ4，Ｌ5の成す角としている。これにより、駆動カム２４ａと従動部材６３との接触箇所におけるＰＶ値、即ち、当該接触箇所での面圧（Ｐ）と滑り速度（Ｖ）との乗算値（Ｐ×Ｖ）を低減することができ、当該箇所の耐摩耗性の向上が図られている。
図１３は、設定角度Ａ1とＰＶ値との関係の一例を示すグラフであり、ここでのＰＶ値は、設定角度Ａ1がある値に設定されたときの最大値を示している。この図１３に示すように、ＰＶ値の最大値は、設定角度Ａ1が４０度付近のときに最小値をとり、４０度付近から増加する方向及び減少する方向へ離れるに従って大きくなる傾向にあり、３５度以上４５度以下の範囲では予め定められた規定値未満となっている。
ここで、設定角度Ａ1とＰＶ値との関係について考察すると、設定角度Ａ1を小さくするに従って、制御シャフト６０の軸芯から接点Ｐ1までの距離を小さくでき、従動部材６３を短寸化できるため、慣性モーメントを小さくできる。また、設定角度Ａ1を小さくすると、本実施の形態に係る構成では駆動カム２４ａのカムトップ半径（即ち、駆動カム２４ａの軸芯からカムノーズまでの距離）を小さくできる可能性があり、これに伴ってＶ値の最大値を低減することができる。但し、駆動カム２４ａが一回転する間のバルブ本体５３のリフト特性を固定して考えると、従動部材６３に作用するモーメントは原則的に不変である必要があるため、設定角度Ａ1を小さくするに従って従動部材６３が短寸化した分、駆動カムと従動部材との接触箇所が揺動部材の角変位の中心に近付くため、接点Ｐ1に作用するＰ値は大きくなり得る。
以上から分かるように、ＰＶ値を低減するに際して、設定角度Ａ1は小さければよいというものではなく最適な値が存在する。そして本発明者は、このような考察を踏まえて、上述したように設定角度Ａ1としては鋭角であることが好ましく、３５度以上４５度以下の範囲であることがより好ましいことを突き止めた。なお、シミュレーション・プログラムを用いて最大ＰＶ値が最も小さくなる設定角度Ａ1を求め、この設定角度Ａ1付近となるように各部材を設計してもよい。
なお、ＰＶ値に影響を及ぼすパラメータとしては、上述した設定角度Ａ1の他にも従動部材６３が有する駆動カム当接部７５の円弧状摺接面７５ａの形状や、駆動カム２４ａの外周面形状、更には摺接箇所の動摩擦係数なども存在するが、設定角度Ａ1を変化させたときのＰＶ値の変化の度合い（感度）が比較的大きいため、これらのパラメータを調整するよりも設定角度Ａ1を調整してＰＶ値を低減する方が容易である。以上では、吸気ポート２０Ａに対応する動弁装置５０Ａについて説明したが、排気ポート２０Ｂに対応する動弁装置５０Ｂにおいても同様の構成により同様の効果を得ることが可能である。
以上に説明した動弁装置５０Ａ，５０Ｂによれば、主に制御シャフト６０，揺動部材６１，従動部材６３，及びコイルバネ７７という比較的少ない部品によって構成されているため、組み付け精度の向上及び製造コストの低減を図ることができる。また、揺動部材６１に従動部材６３を支持する連結ピン６２が取り付けられているため、揺動部材６１を支持する制御シャフト６０と連結ピン６２との相対位置を精度良く定めることができる。
また、相対姿勢変更機構６４を成すローラ７１を制御シャフト６０から離隔して設けず、制御シャフト６０の軸芯近傍に取り付けているため、揺動カム機構４８は制御シャフト６０回りの慣性モーメントの低減が図られている。更には、従動部材６３が有する駆動カム当接部７５の円弧状摺接面７５ａが硬化処理され、且つ駆動カム２４ａとの摺接部にオイル４７が直接に供給されるようになっているため、駆動カム２４ａと従動部材６３との間に油膜を安定的に形成可能になっている。
［バルブ本体及び揺動部材の加速度曲線］
図１４は、上述したような動弁装置５０Ａ，５０Ｂにおけるバルブ本体５３の加速度の変化を説明するためのグラフであり、（ａ）は比較例について、（ｂ）は本実施の形態に係る動弁装置５０Ａ，５０Ｂについて示している。また、図１４（ａ），（ｂ）の何れも、横軸は、駆動カム２４ａの変位角度であって駆動カム２４ａが１回転する間にバルブ本体５３が正の加速度を有するバルブ加速区間を示し、縦軸は、バルブ本体５３の加速度を示している。また、図１５は、揺動部材６１の角加速度の変化を説明するためのグラフであり、（ａ）は比較例について、（ｂ）は本実施の形態に係る動弁装置５０Ａ，５０Ｂについて示している。また、図１５（ａ），（ｂ）の何れも、横軸は、駆動カム２４ａの変位角度であって駆動カム２４ａが１回転する間に揺動部材６１が正の加速度を有する揺動部材加速区間を示し、縦軸は、揺動部材６１の角加速度を示している。また、図１６は、本実施の形態に係る動弁装置５０Ａ，５０Ｂにおける駆動カム２４ａの角変位に対する駆動カム２４ａと従動部材６３との接触箇所のＰＶ値の変化を説明するためのグラフであり、横軸に駆動カムの角変位、縦軸にＰＶ値を夫々示し、細線は比較例について、太線は本実施の形態に係る動弁装置５０ａ，５０ｂについて示している。
駆動カム２４ａが回転すると、駆動カム２４ａと従動部材６３との接触箇所、および揺動部材６１とバルブ本体５３（より正確にはタペット５８）との接触箇所が摺動する。そして、図１４（ａ）に示すように、比較例とする動弁装置では、駆動カムが１回転する間にバルブの加速度が正の値を有するバルブ加速区間において、その中間点Ｘ1Aよりも後半の領域にバルブ本体５３の加速度が最大値Ｙ2Aとなるバルブ最大加速点Ｘ2Aが位置している。また、バルブ加速区間において、バルブ最大加速点Ｘ2Aより後半の方が前半に比べて、バルブ本体５３の加速度の変化率が大きくなっている。また、図１５（ａ）に示すように、駆動カムが１回転する間に揺動部材の角加速度が正の値を有する揺動部材加速区間（バルブ加速区間とほぼ一致）において、その中間点Ｘ3Aよりも後半の領域に、揺動部材６１の角加速度が最大値Ｙ4Aとなる揺動部材最大加速点Ｘ4Aが位置している。また、揺動部材加速区間において、揺動部材最大加速点Ｘ4Aより後半の方が前半に比べて、揺動部材６１の角加速度の変化率が大きくなっている。そして図１６の比較例（細線）に示すように、バルブ加速区間及び揺動部材加速区間の各後半の区間にて、上述した接触箇所のＰＶ値が最大となる傾向にある。なお、上述した「バルブの加速度が正の値を有するバルブ加速区間」及び「揺動部材の加速度が正の値を有する揺動部材加速区間」でいう「加速度が正」とは、駆動カム２４ａと従動部材６３との面圧Ｐが増大するときの加速度を意味している。
そこで、本実施の形態に係る動弁装置５０Ａ，５０Ｂでは、バルブ加速区間の後半でのバルブ本体５３の加速度が小さくなるように、より具体的には、ＰＶ値が最大となる傾向にあるバルブ加速区間の後半を避けて、バルブ加速区間の前半にバルブ最大加速点が位置するように、駆動カム２４ａ、従動部材６３、揺動部材６１、及びローラ７１のそれぞれについて位置及び形状が設定されている。また、揺動部材加速区間の後半での揺動部材６１の角加速度が小さくなるように、より具体的には、ＰＶ値が最大となる傾向にある揺動部材加速区間の後半を避けて、揺動部材加速区間の前半にバルブ最大加速点が位置するように、駆動カム２４ａ、従動部材６３、揺動部材６１、及びローラ７１のそれぞれについて位置及び形状が設定されている。
更に、バルブ加速区間におけるバルブ最大加速点より前半の方が、バルブ加速区間におけるバルブ最大加速点より後半に比べて、駆動カム２４ａの単位角変位あたりのバルブ本体５３の加速度変化率の絶対値が大きくなるように、駆動カム２４ａ、従動部材６３、揺動部材６１、及びローラ７１のそれぞれについて位置及び形状が設定されている。また、ＰＶ値が最大となる駆動カム２４ａの位置にて、揺動部材６１の角加速度がほぼゼロとなるように、駆動カム２４ａ、従動部材６３、揺動部材６１、及びローラ７１のそれぞれについて位置及び形状が設定されている。
図１４及び図１５を用いてより具体的に説明すると、図１４（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る動弁装置５０Ａ，５０Ｂの場合は、バルブ加速区間の中間点Ｘ1Bよりも前半の領域に、バルブ本体５３の加速度が最大値Ｙ2Bとなるバルブ最大加速点Ｘ2Bを位置させている。また、バルブ加速区間において、バルブ最大加速点Ｘ2Bより後半の方が前半に比べて、バルブ本体５３の加速度の変化率を小さくさせている。また、図１５（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る動弁装置５０Ａ，５０Ｂの場合は、揺動部材加速区間の中間点Ｘ3Bよりも前半の領域に、揺動部材６１の加速度が最大値Ｙ4Bとなる揺動部材最大加速点Ｘ4Bを位置させている。また、揺動部材加速区間において、揺動部材最大加速点Ｘ4Bより後半であってＰＶ値が最大となる位置で、揺動部材６１の角加速度をほぼゼロとしている。
これにより、ＰＶ値が最大になるときのバルブ本体５３の加速度は、図１４（ａ）に示す比較例の加速度Ｙ3Aに比べて、図１４（ｂ）の本実施の形態に係る動弁装置５０Ａ，５０Ｂの加速度Ｙ3Bの方が小さくなっている。また、ＰＶ値が最大になるときの揺動部材６１の角加速度についても、図１５（ａ）に示す比較例の角加速度Ｙ5Aに比べて、図１５（ｂ）の本実施の形態に係る動弁装置５０Ａ，５０Ｂの角加速度Ｙ5Bの方が小さくなっている。
図１７は、本実施の形態に係る動弁装置５０Ａ，５０Ｂにおける駆動カム２４ａの角変位に対する駆動カム２４ａと従動部材６３との接触箇所の面圧Ｐ及び相対速度Ｖを示しており、横軸に駆動カム２４ａの角変位、縦軸に接触箇所の速度Ｖ及び面圧Ｐを夫々示している。なお、面圧Ｐは太線で、速度Ｖは細線で示している。また図１８は、本実施の形態に係る動弁装置５０Ａ，５０ＢにおいてＰＶ値が最大となるときの駆動カム２４ａと従動部材６３との接触箇所での接触荷重を示す棒グラフである。
図１７の太線に示すように、加速度曲線を図１４（ｂ），図１５（ｂ）の如く設定することにより、駆動カム２４ａと従動部材６３との接触箇所の面圧Ｐのピークは、バルブ加速区間の前半に位置しており、図１８に示すように、バルブ加速区間の後半に位置するＰＶ値が最大となる点での接触荷重は、比較例に比べて本実施の形態に係る動弁装置５０Ａ，５０Ｂでは低減している。その結果、図１７の細線で示すように速度Ｖはバルブ加速区間の後半へ向かうに従って大きくなっているにも拘わらず、図１６にて太線で示すように、動弁装置５０Ａ，５０ＢではＰＶ値の最大値はバルブ加速区間の後半にありつつも、その値は比較例（破線）よりも低減している。
なお、図４乃至図６および図１２を用いて説明した駆動カム２４ａ、従動部材６３、揺動部材６１、及びローラ７１等から成る動弁装置５０Ａの構成を前提とした場合、バルブ加速区間の前半にバルブ最大加速点を位置させること、揺動部材加速区間の前半にバルブ最大加速点を位置させること、バルブ加速区間におけるバルブ最大加速点より後半の方が前半に比べてバルブ本体５３の加速度を小さくすること、及び、揺動部材加速区間における揺動部材最大加速点より後半の方が前半に比べて揺動部材６１の加速度を小さくすること、を夫々目的として、該目的と達成し得るように駆動カム２４ａ、従動部材６３、揺動部材６１、及びローラ７１の位置及び形状を設定すること自体は、当業者であれば適宜成し得ることである。例えば、駆動カム２４ａの軸芯と制御シャフト６０とを所定位置に固定した状態では、駆動カム２４ａ、従動部材６３、及び揺動部材６１の形状を適宜設定することで、上述したリフト特性及び揺動特性を得ることができる。また、市販又は別途作成したシミュレーション・プログラムを用いることによって、所望のリフト特性及び揺動特性となる部材の条件を、試作品を製作することなく容易に決定することができる。従って、ここではこのような位置及び形状の設定に関しては詳説しない。
このように、本実施の形態に係る動弁装置５０Ａ，５０Ｂでは、駆動カム２４ａと従動部材６３との接触箇所、及び揺動部材６１とバルブ本体５３（より正確にはタペット５８）との接触箇所におけるＰＶ値の低減が図られている。
［揺動カム機構の他の構成］
ところで、上述した動弁装置５０Ａの説明では２つの吸気ポート２０Ａに対応して、駆動カム２４ａ，従動部材６３及び揺動部材６１などが２組備えられた構成について開示しているが、これとは異なる態様も可能である。
図１９は、エンジンＥに適用することができる動弁装置の他の構成を示す斜視図である。この図１９に示すように、この動弁装置９０は、図６に示す第１の実施の形態と同様の１組の揺動カム機構４８と、これとは異なる構成の他の１組の揺動カム機構９０ａとを備えている。即ち、一方の吸気ポート２０Ａ（図３参照）に対応して、駆動カム２４ａ、従動部材６３、揺動部材６１、及びローラ７１（図１９には図示せず）等から成る揺動カム機構４８が備えられているが、他方の吸気ポート２０Ａに対しては、揺動部材６１は備えるが駆動カム２４ａ、従動部材６３、及びローラ７１が備えられていない揺動カム機構９０ａが設けられている。
このような構成の動弁装置９０であっても、上述した動弁装置５０Ａと同様に動作可能であり、既に説明したのと同様の作用効果を奏することができる。なお、図１９に示す動弁装置９０において、前述の動弁装置５０Ａと同様の構成を成す部分については同符号を付しており、ここでの説明は省略する。
更に、コイルバネについても上述したコイルバネ７７とは異なる構成をとることが可能である。図２０は、動弁装置５０Ａ，９０に適用することができるコイルバネの他の構成を示す側面図である。この図２０に示すコイルバネ９１は、前述のコイルバネ７７と同様に所定の弾性を有する金属製の丸棒状部材が複数回密着巻きされて形成されており、その巻回されたコイル本体部を成す巻回部９１ａから前記丸棒状部材の一端９１ｂ及び他端９１ｃが延設されている。そして、前述のコイルバネ７７では、一端７７ｂ及び他端７７ｃが巻回部７７ａの外周面に接する１つの接線上に位置するようにして互いに反対方向へ延設されているのに対し、図２０のコイルバネ９１の一端９１ｂ及び他端９１ｃは、巻回部９１ａの外周上においてコイル本体部９１ａの軸芯９１ｆを挟んで互いに反対側に位置する２つの地点９１ｇ，９１ｈから延設されている。より具体的には、一方の地点９１ｇからは、軸芯９１ｆに沿った方向から見たときにこの地点９１ｇでの巻回部９１ａの接線９１ｄに沿って一端９１ｂは延設され、本実施の形態では直線的に延設されている。また、他方の地点９１ｈからは、この地点９１ｈでの巻回部９１ａの接線９１ｅに沿って他端９１ｃは一端９１ｂと略同一方向へ延設され、直後に巻回部９１ａでの巻回方向とは反対に巻回されている。
このような構成のコイルバネ９１によれば、駆動カム２４ａの回転によって揺動カム機構４８，９０が動作したときに、コイルバネ９１の巻回部９１ａが制御シャフト６０に接触する接触圧を低減することができる。即ち、揺動カム機構４８，９０が動作したときに、コイルバネ９１は揺動カム機構４８，９０ａを復帰させようとする復元力を発揮すると同時に、これに対する抗力Ｆ1，Ｆ2がコイルバネ９１の一端９１ｂ及び他端９１ｃに夫々及ぼされる。そして、図２１（ａ）に示すように、例えば図６に示したコイルバネ７７のように、その一端７７ｂ及び他端７７ｃがコイル本体部分に対して逆方向へ延設されていると、この抗力Ｆ1，Ｆ2はコイルバネに対して略同一の方向へ向く力となるため、コイルバネが制御シャフト６０に合力Ｆ3で当接することとなる。一方、上記のコイルバネ９１のように一端９１ｂ及び他端９１ｃをコイル本体部分９１ａに対して略同一方向へ延設されると、図２１（ｂ）に示すようにコイルバネ９１の一端９１ｂに及ぶ抗力Ｆ1と他端９１ｃに及ぶ抗力Ｆ2は互いに略逆方向へ向く力となって相殺され、コイルバネ９１が制御シャフト６０に当接する力は上記合力Ｆ3よりも小さく抑制することができる。
なお、上述した揺動カム機構４８，９０ａでは、位相変更機構６４としてローラ７１及びレバー部６３ｂから成るものを説明したが、これに限られない。例えば、従動部材６３と連結ピン６２とを固定的に接続し、連結ピン６２を回転させるように構成してもよい。また、ギヤを介して従動部材６３の連結ピン６２回りの位相を変更するように構成してもよい。
また、揺動カム機構４８，９０ａは、１つの気筒に配置される吸気バルブ機構５１Ａ及び排気バルブ機構５１Ｂの数に応じて設ければよく、１つの気筒に１つの吸気バルブ機構５１Ａ及び１つの排気バルブ機構５１Ｂを有するエンジン、１つの気筒に３つ以上の吸気バルブ機構５１Ａ及び３つ以上の排気バルブ機構５１Ｂを有するエンジンなどであっても、本発明を適用可能である。
更に、揺動部材６１及び従動部材６３の構成についても、上述した構成に限られない。図２２乃至図２４は、他の構成を有する揺動部材及び従動部材を備えた揺動カム機構を示す図面であり、図２２（ａ），図２３（ａ），図２４（ａ）は夫々一の態様に設定されているときの揺動カム機構を示し、図２２（ｂ），図２３（ｂ），図２４（ｂ）は夫々他の態様に設定されているときの揺動カム機構を示している。また、図２２乃至図２４において、既に説明した揺動カム機構４８と同様の構成になっている部分には、同一の符号を付してその説明は省略する。
図２２に示す揺動カム機構１００は、揺動カム機構４８の揺動部材６１及び従動部材６３とは異なる構成の揺動部材１０１及び従動部材１０２を備えている。具体的に説明すると、揺動部材１０１については、従動部材１０２を連結ピン６２を介して支持する軸受部１０３とタペット押圧部１０４との制御シャフト６０回りの位相差Ｂ１０が、揺動部材４８の軸受部６１ｂとタペット押圧部７４との制御シャフト６０回りの位相差に比べて小さく形成されている。また、従動部材１０２については、軸芯６０ａに沿った方向から見たときの駆動カム当接部１０５の最大の幅寸法Ｂ１１が駆動カム当接部７５の幅寸法より大きく形成されている。なお、ここで軸受部１０３とタペット押圧部１０４との制御シャフト６０回りの位相差Ｂ１０とは、軸受部１０３の軸芯１０３ａと制御シャフト６０の軸芯６０ａとを結ぶ線分と、タペット押圧部１０４の先端１０４ａと軸芯６０ａとを結ぶ線分とが成す鋭角の角度と同義的に用いている。
図２３に示す揺動カム機構１１０は、図２２に示したものと同様の構成を成す揺動部材１０１を備える一方、既に説明した従動部材６３，１０２とは異なる構成の従動部材１１１を備えている。この従動部材１１１が有する駆動カム当接部１１２は、駆動カム２４ａに押圧される方向に所定の肉厚寸法Ｂ１２を有し、連結ピン６２が挿通される挿通部６３ａから延設されている。また、この駆動カム当接部１１２は、図２２に示した従動部材１０２の駆動カム当接部１０５において、円弧状摺接面１０５ａを形成する摺接壁部１０５ｂのみから構成されるような形状となっており、摺接壁部１０５ｂと挿通部６３ａとを接続する支持壁部１０５ｃ（図２２参照）が省かれている。このような従動部材１１１は、図２２に示した従動部材１０２に比べると軽量化が可能であり、駆動カム２４ａが回転したときの慣性モーメントの増加を抑制することができる。
図２４に示す揺動カム機構１２０は、揺動部材１２１と従動部材１２２とを備えている。揺動部材１２１は、外嵌筒部６１ａから径方向の外方へタペット押圧部１２３が延設され、更に該タペット押圧部１２３から駆動カム２４ａ側へ、連結ピン６２を先端部で支持する軸受部１２４が延設されている。一方、従動部材１２２は、長手方向の中間部分が駆動カム２４ａ側に近接するように湾曲した円弧状を成し、その基端部１２２ａは連結ピン６２に枢支され、先端部１２２ｂはローラ７１に当接している。そして、従動部材１２２の外周面、即ち、円弧の外側の面に、駆動カム２４ａと摺接する円弧状摺接面１２２ｃが形成されている。
これら図２２乃至図２４に示した揺動カム機構１００，１１０，１２０においても、上述した揺動カム機構４８，９０ａと同様に、部品点数の削減によって駆動カム２４ａが回転したときの慣性モーメントを低減することが可能となっている。
なお、上述した実施の形態では自動二輪車１を例に説明したが、自動四輪車、小型滑走艇、不整地走行車両など、他の乗り物に搭載するエンジンに採用する動弁装置に適用してもよい。特に、座席型に比べて小型となりやすい鞍乗型の乗り物に好適に適用することができる。また、本発明に係る動弁装置の構成は、上述した実施の形態のみに限定されるものではない。例えば、乗り物以外に用いられてもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でその構成を変更、追加、又は削除することができる。
本発明は、駆動カムと従動部材との間のＰＶ値を低減しつつ、従動部材と揺動部材との相対姿勢を変更するための構成を簡易化可能な動弁装置に適用することができる。
本発明の実施の形態に係る動弁装置を採用したエンジンＥを搭載する自動二輪車１の右側面図である。 図１に示すエンジンの右側面図であり、一部分を断面にして示している。 図２に示すエンジンの上部を拡大して示す断面図であり、動弁装置等を拡大して示している。 図３に示す揺動カム機構の分解斜視図である。 組み立てられた状態の揺動カム機構の要部正面図である。 図５に示す揺動カム機構の要部斜視図である。 図５に示す揺動カム機構の別の角度から見た要部斜視図である。 図３に示すエンジンのヘッドカバーを外した状態を示す平面図である。 図８に示すエンジンから上側ブラケット及び駆動カムシャフトを更に外した状態を示す平面図である。 揺動カム機構が一の態様に設定されている状態での動弁装置の動作を説明する図面である。 揺動カム機構が他の態様に設定されている状態での動弁装置の動作を説明する図面である。 揺動カム機構を備える動弁装置の概略側面図であり、（ａ）は制御シャフト，連結ピン，及び駆動カムシャフトの位置関係と従動部材に作用する力関係とを説明するための図面であり、（ｂ）は従動部材と駆動カムとの接点位置を説明するための図面である。 図１２に示す設定角度とＰＶ値との関係の一例を示すグラフである。 本実施の形態に係る動弁装置におけるバルブ本体の加速度の変化を説明するためのグラフであり、（ａ）は比較例について、（ｂ）は本実施の形態に係る動弁装置について示している。 本実施の形態に係る揺動部材の角加速度の変化を説明するためのグラフであり、（ａ）は比較例について、（ｂ）は本実施の形態に係る動弁装置について示している。 本実施の形態に係る動弁装置における駆動カムの角変位に対する駆動カムと従動部材との接触箇所のＰＶ値の変化を説明するためのグラフであり、横軸に駆動カムの角変位、縦軸にＰＶ値を夫々示し、細線は比較例について、太線は本実施の形態に係る動弁装置について示している。 本実施の形態に係る動弁装置における駆動カムの角変位に対する駆動カムと従動部材との接触箇所の相対速度を示しており、横軸に駆動カムの角変位、縦軸に接触箇所の相対速度を夫々示している。 本実施の形態に係る動弁装置においてＰＶ値が最大となるときの駆動カムと従動部材との接触箇所での接触荷重を示す棒グラフである。 図１に示すエンジンに適用することができる揺動カム機構の他の構成を示す斜視図である。 本実施の形態に係る揺動カム機構に適用することができるコイルバネの他の構成を示す斜視図である。 図２０に示すコイルバネについて説明するための模式図である。 他の構成を有する揺動部材及び従動部材を備えた揺動カム機構を示す図面であり、（ａ）は一の態様に設定されているときの揺動カム機構を示し、（ｂ）は他の態様に設定されているときの揺動カム機構を示している。 更に他の構成を有する揺動部材及び従動部材を備えた揺動カム機構を示す図面であり、（ａ）は一の態様に設定されているときの揺動カム機構を示し、（ｂ）は他の態様に設定されているときの揺動カム機構を示している。 更に他の構成を有する揺動部材及び従動部材を備えた揺動カム機構を示す図面であり、（ａ）は一の態様に設定されているときの揺動カム機構を示し、（ｂ）は他の態様に設定されているときの揺動カム機構を示している。
符号の説明
１ 自動二輪車
２０Ａ 吸気ポート
２０Ｂ 排気ポート
２４，２５ 駆動カムシャフト
２４ａ 駆動カム
２６ クランクシャフト
４８，９０ａ 揺動カム機構
５０Ａ，５０Ｂ 動弁装置
５１Ａ 吸気バルブ機構
５１Ｂ 排気バルブ機構
６０ 制御シャフト（第１支持シャフト）
６１ 揺動部材
６１ｄ 円環部
６２ 連結ピン（第２支持シャフト）
６３ 従動部材
６３ｂ レバー部
６４ 相対姿勢変更機構（相対姿勢変更部）
６８ ローラシャフト
７１ ローラ（偏芯部）
７４ タペット押圧部
７４ｃ 基本円弧面
７４ｄ リフト曲面
７５ 駆動カム当接部
７５ 円弧状摺接面
７７ コイルバネ
７８ マウント部（下側支持部）
８１ 下側ブラケット（上側支持部）
８２ 上側ブラケット

Claims (7)

  1. 吸気用又は排気用のポートを開閉するバルブのリフト特性を変更するエンジンの動弁装置であって、
    クランクシャフトに連動回転するカムシャフトに設けられた駆動カムと、該駆動カム及び前記バルブ間に介在される揺動カム機構とを備え、
    該揺動カム機構は、
    第１支持シャフトによって角変位自在に支持され、該第１支持シャフト回りに角変位することにより前記バルブを押圧する押圧部を具備し、該バルブを往復動させる揺動部材と、
    前記第１支持シャフトから偏心して前記揺動部材に設けられた第２支持シャフトにより角変位自在に支持され、前記駆動カムとの摺接面を具備して前記駆動カムの変位を前記揺動部材に伝達する従動部材とを有し、
    前記揺動カム機構は、前記第２支持シャフト回りへの前記従動部材の角変位によって該従動部材と前記揺動部材との相対姿勢を変更可能としつつ、前記駆動カムの回転により前記揺動部材と前記従動部材とが前記第１支持シャフト回りに一体的に揺動するよう構成され、
    前記駆動カムが１回転する間に前記バルブの加速度が正の値を有するバルブ加速区間において、前記バルブの加速度が最大となるバルブ最大加速点が前記バルブ加速区間の前半に位置するように、前記駆動カム、前記従動部材、及び前記揺動部材のそれぞれについて位置及び形状が設定されていることを特徴とする動弁装置。
  2. 前記バルブ加速区間における前記バルブ最大加速点よりも前の区間では、前記バルブ最大加速点よりも後の区間に比べて、駆動カムの単位角変位あたりの前記バルブの加速度変化率の絶対値が大きくなるように、前記駆動カム、前記従動部材、及び前記揺動部材のそれぞれについて位置及び形状が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の動弁装置。
  3. 吸気用又は排気用のポートを開閉するバルブのリフト特性を変更するエンジンの動弁装置であって、
    クランクシャフトに連動回転するカムシャフトに設けられた駆動カムと、該駆動カム及び前記バルブ間に介在される揺動カム機構とを備え、
    該揺動カム機構は、
    第１支持シャフトによって角変位自在に支持され、該第１支持シャフト回りに角変位することにより前記バルブを押圧する押圧部を具備し、該バルブを往復動させる揺動部材と、
    前記第１支持シャフトから偏心して前記揺動部材に設けられた第２支持シャフトにより角変位自在に支持され、前記駆動カムとの摺接面を具備して前記駆動カムの変位を前記揺動部材に伝達する従動部材とを有し、
    前記揺動カム機構は、前記第２支持シャフト回りへの前記従動部材の角変位によって該従動部材と前記揺動部材との相対姿勢を変更可能としつつ、前記駆動カムの回転により前記揺動部材と前記従動部材とが前記第１支持シャフト回りに一体的に揺動するよう構成され、
    前記駆動カムが１回転する間に前記揺動部材の加速度が正の値を有する揺動部材加速区間において、前記揺動部材の加速度が最大となる揺動部材最大加速点が前記揺動部材加速区間の前半に位置するように、前記駆動カム、前記従動部材、及び前記揺動部材のそれぞれについて位置及び形状が設定されていることを特徴とする動弁装置。
  4. 吸気用又は排気用のポートを開閉するバルブのリフト特性を変更するエンジンの動弁装置であって、
    クランクシャフトに連動回転するカムシャフトに設けられた駆動カムと、該駆動カム及び前記バルブ間に介在される揺動カム機構とを備え、
    該揺動カム機構は、
    第１支持シャフトによって角変位自在に支持され、該第１支持シャフト回りに角変位することにより前記バルブを押圧する押圧部を具備し、該バルブを往復動させる揺動部材と、
    前記第１支持シャフトから偏心して前記揺動部材に設けられた第２支持シャフトにより角変位自在に支持され、前記駆動カムとの摺接面を具備して前記駆動カムの変位を前記揺動部材に伝達する従動部材とを有し、
    前記揺動カム機構は、前記第２支持シャフト回りへの前記従動部材の角変位によって該従動部材と前記揺動部材との相対姿勢を変更可能としつつ、前記駆動カムの回転により前記揺動部材と前記従動部材とが前記第１支持シャフト回りに一体的に揺動するよう構成され、
    前記駆動カムが１回転する間に前記揺動部材の加速度が正の値を有する揺動部材加速区間において、前記揺動部材の加速度が最大となる揺動部材最大加速点が前記揺動部材加速区間の前半に位置し、前記駆動カムと前記従動部材との接触箇所での面圧と滑り速度との積算値であるＰＶ値が最大となるときの駆動カムの位置にて、前記揺動部材の加速度がほぼゼロとなるように、前記駆動カム、前記従動部材、及び前記揺動部材のそれぞれについて位置及び形状が設定されていることを特徴とする動弁装置。
  5. 前記駆動カムの回転軸芯と前記揺動部材の角変位の中心とを結ぶ線分に対し、前記駆動カムの回転軸芯と前記駆動カム及び前記従動部材間の接点とを結ぶ線分が成す設定角度が、鋭角に設定されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の動弁装置。
  6. 前記設定角度は３５度乃至４５度の範囲内で設定されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の動弁装置。
  7. 前記揺動カム機構が備える前記揺動部材及び従動部材は、吸気ポート用と排気ポート用とで夫々同一形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の動弁装置。
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